Il futuro dell energia sostenibile passa anche per gli accumuli? Ing. Marco Pigni Gruppo Sistemi di Accumulo ANIE Energia Milano 22 giugno 2016
ANIE Energia Chi siamo Aderisce a Confindustria ANIE. Rappresenta le aziende con sede in Italia che producono, distribuiscono ed installano apparecchiature, componenti e sistemi per la generazione, trasmissione, accumulo e distribuzione di energia elettrica per il suo utilizzo efficiente nelle applicazioni industriali e civili. Statistiche: 220 aziende associate oltre 18.000 posti di lavoro Fatturato 2015: 7,4 mld Export 2015: 4,6 mld
ANIE Energia I settori tecnologici Generazione Impianti e componenti per la produzione di energia Sistemi per l energia Accumulo, Smart grid, Stazioni di ricarica per veicoli elettrici, efficienza energetica Trasmissione e Distribuzione Quadri e componenti in MT Stazioni elettriche AT Elettrodotti AT Trasformatori Apparecchiature e componenti per l utilizzo dell energia Motori ed azionamenti elettrici Quadri e componenti in BT 3
Storage Cambio di paradigma
Storage Prospettive di mercato Prospettive per la domanda e offerta di energia in Europa per il 2030 e il 2050 La crescita della domanda di elettricità nell'ue entro il 2050 è di poco inferiore a quella a livello globale, ma la produzione di energia aumenta ancora di almeno il 30% rispetto ai livelli attuali. Nello scenario 2DS, il mix energetico europeo sarà sempre più decarbonizzato. Eolico, solare, bioenergie e idroelettrico: tutti svolgono un ruolo importante nel percorso di decarbonizzazione. L'energia nucleare e gas avranno ancora una parte importante del mix energetico europeo futuro. Il carbone invece perderà terreno inesorabilmente. Nel sistema energetico del futuro saranno necessarie tutte le fonti pulite e tutte le tecnologie abilitanti in grado di offrire flessibilità: o Le centrali "distribuite"; o Demand-side response tramite una rete intelligente; o Stoccaggi di energia; o Interconnessioni con i mercati vicini. Source: Joint EASE/EERA recommendations ES Technology Development Roadmap 2030
Storage Prospettive di mercato Source: Joint EASE/EERA recommendations ES Technology Development Roadmap 2030
Storage Prospettive di mercato Citigroup stima che una riduzione dei costi dei sistemi di accumulo elettrochimico fino a $230/kWh, possibile entro 7-8 anni, combinata sempre più spesso con la produzione di energia solare, possa rendere sia le applicazioni utility scale che quelle distribuite per la massimizzazione dell autoconsumo di energia finanziariamente attraenti in numerose economie sviluppate. Sempre Citigroup prevede un mercato globale fino a 240 GW per le battery energy storage solutions entro il 2030 (> 400 miliardi dollari) (da questa previsione sono escluse le batterie per mobilità elettrica). Source: Citigroup 2015
Storage Prospettive di mercato Altre centri di ricerca (IRENA-IEA e BCG) sono leggermente più prudenti, ma anch essi collocano entro il 2020 il definitivo decollo dei sistemi di accumulo elettrochimici Source: HSBC 2014
Storage Stato dell'arte tecnologico Source: Joint EASE/EERA recommendations ES Technology Development Roadmap 2030
Storage Applicazioni Source: Joint EASE/EERA recommendations ES Technology Development Roadmap 2030
Storage Applicazioni Confronto tra le prestazioni di otto tipologie di accumulo elettrochimico: Litio-ioni con catodo in nichel-cobalto-alluminio (NCA) Litio-ioni con catodo in litio-ferro-fosfato (LFP) Redox a circolazione di elettrolita al vanadio (VRB) Piombo/acido (Pb VRLA) Sodio/Cloruri metallici (SoNICK Na/NiCl2) Sodio/Zolfo (NaS) Nichel/Cadmio (NiCd) Nichel/Idruri metallici (NiMH) Fonte: «Contributo degli accumuli di energia e potenza al miglioramento dell esercizio delle reti elettriche» rivista dell AEIT di febbraio 2013 - AAVV Politecnico di Milano / RSE
Storage Applicazioni Ranking delle tecnologie basato sui seguenti indicatori: Energia specifica Potenza specifica Rendimento energetico Tempo di vita Temperatura di lavoro Sicurezza Costo/ciclo Time shift Power balancing Servizi anciliari NiCd NiMH 3,0 4,2 Na/S 3,3 Li (NCA) 5 4,2 4 3 2 1 0 3,5 Na/NiCl 2,3 Li (LFP) 3,8 3,1 VRB Pb VRLA Fonte: «Contributo degli accumuli di energia e potenza al miglioramento dell esercizio delle reti elettriche» rivista dell AEIT di febbraio 2013 - AAVV Politecnico di Milano / RSE
Storage Proiezione dei costi
Storage Abbinamento con FV (con riferimento al mercato tedesco) Valori In $/kwh
Storage Abbinamento con FV e EV (con riferimento al mercato tedesco)
Storage + FV I dati del Sistema Gaudì nel 2015 Una stima dell ordine di grandezza della fase iniziale di diffusione dei SdA in Italia è mostrata nella figura sottostante, dove si evidenzia come su poco meno di 38.000 nuovi impianti di produzione registrati sul sistema GAUDI di TERNA nel periodo gennaio novembre 2015, quasi 600 sono caratterizzati dalla presenza di SdA (quasi tutti abbinati a impianto fotovoltaici di piccola taglia).
Storage Libro Bianco ANIE-RSE 1.0 Il Libro Bianco: una base di discussione per la corretta evoluzione normativa e regolatoria a sostegno dello sviluppo dei SdA Attività avviata ad inizio 2014 dal Gruppo SdA di ANIE Energia in collaborazione con RSE, per meglio comprendere la sostenibilità tecnico-economica dell impiego dei SdA in varie situazioni impiantistiche per: La gestione dei flussi energetici (arbitraggio, autoconsumo, ecc) Valutare l applicazione di sistemi di accumulo elettrochimici (SdA) alla fornitura di servizi di dispacciamento Considerare sia applicazioni di SdA in configurazione stand-alone, sia accoppiati con impianti a fonti rinnovabili non programmabili (obbligo di fornitura servizi) Definizione e messa a punto di vari casi d uso attraverso un intensa attività di simulazione e discussione dei risultati. Download GRATUITO dal sito: http://anienergia.anie.it/libro-bianco-sugli-accumuli/
Storage Libro Bianco ANIE-RSE 2.0 In fase di realizzazione, contenuti: SdA a supporto della gestione delle reti di distribuzione Approfondimento studio isola minore Condominio elettrico e utenza «tutta elettrica» Servizio di primaria con «storage virtuale», somma di tanti storage Colonnine di ricarica veicolo elettrico con accumulo integrato Combinazione di servizi Grid defection (indipendenza dalla rete elettrica) Ipotesi presentazione nuovo Libro Bianco 2.0: gennaio 2017
Pubblicazione ANIE Pubblicata «Guida Tecnica sui Sistemi di Accumulo connessi alla rete elettrica di distribuzione» Normativa CEI Deliberazioni AEEGSI Procedure connessione Adempimenti GSE Aspetti di sicurezza e ambientali Esempi di applicazione
CEI Pubblicazione FAQ sui «Simil-UPS» Quesito Alcuni costruttori sostengono che i loro prodotti, composti essenzialmente da inverter CC/CA + sistema di accumulo integrato sul bus in corrente continua di un sistema fotovoltaico, devono essere considerati quali UPS in quanto non prevedono il funzionamento in parallelo con la rete. Di conseguenza, i suddetti prodotti, spesso classificati come simil-ups oppure offgrid, non sarebbero assoggettati ai requisiti dei generatori previsti nella Norma CEI 0-21 e Norma 0-16. Altri costruttori sostengono la stessa posizione con riferimento però a prodotti, composti da convertitori, moduli di accumulo elettrochimico, dispositivi di protezione e sistema di controllo, interposti tra il punto di consegna e il carico in un impianto di utenza in cui è già presente un impianto fotovoltaico, che quindi non condivide componenti con il sistema di accumulo. Anche in questo caso, i suddetti prodotti non sarebbero assoggettati ai requisiti dei generatori previsti nella Norma CEI 0-21 e Norma 0-16. Si richiede quale sia la posizione del CEI circa l assoggettamento dei prodotti sopra descritti ai requisiti dei generatori previsti nella Norma CEI 0-21 e Norma 0-16.
CEI Pubblicazione FAQ sui «Simil-UPS» Risposta Le Norme CEI 0-21 e 0-16 considerano come generatore indirettamente connesso qualsiasi apparecchiatura in grado di generare energia elettrica collegata alla rete mediante interposizione di sistemi di raddrizzamento/inversione (inverter lato rete di distribuzione). Secondo le stesse norme, qualsiasi sistema di accumulo (non riferibile ad un UPS) deve essere considerato come generatore; infatti, la presenza di un sistema di accumulo in un qualsiasi impianto ne comporta la classificazione di impianto attivo. Le soluzioni oggetto del quesito non possono essere considerate un UPS ai fini delle Norme 0-21 e 0-16, poiché il loro funzionamento (comportando disconnessioni volontarie dalla rete anche in situazioni di rete in normale funzionamento) ne impedisce la rispondenza ai requisiti funzionali delle Norme EN 62040-1, EN 62040-3, Norma EN 50171. Tali norme, infatti, prevedono la separazione dalla rete ed il funzionamento dell UPS in isola sui carichi solo nel solo caso di assenza o anomalia della rete stessa. Pertanto, un sistema di accumulo, sia esso integrato o separato rispetto ad un impianto di generazione (o, al limite, installato presso un utente passivo) e utilizzato per gestire produzione o carico (o anche solo il carico) secondo logiche destinate, per esempio, alla massimizzazione dell autoconsumo, o secondo altre logiche funzionali ad esempio a criteri di efficienza energetica, deve rispondere alle prescrizioni contenute nelle norme di connessione CEI 0-16 e 0-21; infatti, esso non si separa dalla rete in caso di assenza o di anomalia della stessa (funzionamento da UPS) ma secondo altre logiche. Inoltre, tali sistemi dovranno sostenere le prove previste per i sistemi di accumulo nelle norme predette (CEI 0-21; CEI 0-16), a seconda del livello di tensione di connessione. Le distinzioni tra UPS e sistemi di accumulo risultano peraltro congruenti con quanto stabilito dalle vigenti Delibere dell Autorità, che riportano il criterio di non modifica dei profili di scambio dell utente con la rete e quello della non volontarietà del distacco dalla rete. 22
Storage Bandi recenti Regione Lombardia: Pubblicata il 3 febbraio 2016 la deliberazione di Giunta regionale n.4769 che prevede l incentivazione per la diffusione dei sistemi di accumulo in abbinamento a impianti FV di piccola taglia. Apertura termini per presentazione delle domande: h. 12,00 del 26 maggio 2016. Dopo solo 1 ora (h. 13,00): chiusura termini anticipata (x prenotazione di tutte le risorse disponibili 582 domande protocollate e ammesse lista di attesa di altre 853 domande). Dotazione di 2 milioni di euro (per sistemi di accumulo abbinabili a PV di P< 20 kwp. Rimborso del 50% del costo dell accumulo fino a 5.000 euro). Germania Periodo 2016-2018 Rimborso dal 10 al 25% del costo 30 milioni di euro di dotazione finanziaria.
Storage Conclusioni L'Italia è fra i paesi maggiormente all'avanguardia nell'implementazione di reti intelligenti (smart grids), sistemi per l efficienza energetica (SDC-SEU) e sistemi di accumulo dell energia. Il driver principale del cambiamento: la massiccia connessione di impianti FER negli ultimi anni (e FRNP in particolare: 18,8 GW fotovoltaici e 8,7 GW eolici al 31/12/2014, +300 MW FV e + 423 MW wind nel 2015 dato preliminare GSE). Evoluzione delle infrastrutture: la rete di trasmissione ma ancor più le reti di distribuzione. Valorizzare i servizi di rete per la flessibilità erogati dai SdA (da soli o in accoppiamento con vari tipi di generatori) in funzione dei benefici che portano a tutto il Sistema Elettrico. Il futuro dell industria elettrica: dalla sola CONNESSIONE delle FER (e della GD più in generale) alla loro piena INTEGRAZIONE nel nuovo mercato elettrico.
Storage Conclusioni Progressiva riduzione della quota di domanda coperta dalle unità convenzionali dispacciabili, le uniche per ora abilitate alla fornitura di servizi di dispacciamento Crescente domanda di servizi di dispacciamento per far fronte all aleatorietà delle fonti rinnovabili Evitare, per quanto possibile, la riduzione della produzione rinnovabile in conseguenza della fornitura di servizi di dispacciamento. Necessario un progressivo coinvolgimento delle fonti rinnovabili stesse (anche accoppiate a sistemi di accumulo) nella fornitura di servizi di dispacciamento (cfr il DCO AEEGSI 557/2013/R/EEL e da ultimo il recente DCO AEEGSI 298/2016/R/EEL, che propone in consultazione la partecipazioni volontaria e l apertura graduale a partire dal 2017 - alla fornitura di servizi di dispacciamento sia con riferimento alle singole unità di produzione da FER non programmabili e da GD non rilevanti, sia agli aggregati di unità di produzione e di unità di consumo su base zonale, secondo criteri e modalità ancora da meglio definirsi)..
Storage Conclusioni «la Speranza ha due bellissimi figli: Sdegno, per la realtà delle cose, e Coraggio pe r«la Speranza ha due bellissimi figli: Sdegno, per la realtà delle cose, e Coraggio per cambiarle» stino d Ippona] [attribuita a S. [attribuita a S. Agostino d Ippona]
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